矿井水泵工教案

缺点：管路多，泵房多，维修量大。

②分段排水方式：一种是下水平的水排到上一水平，再由上水平排到地面。

另一种是上水平的水顺大巷流到下水平的水仓，再由下水平的泵直接排到地面。

如图(b)和(c)优点：管路少，维修量小。

缺点：水平之间互相影响，排水依赖，可靠性差。

③斜井排水一般是通过钻孔下排水管，而不是顺着斜井敷设管路。

目前我国钻孔直径已达到380mm 以上，钻孔深度可达270多米。

a —由各水平直接排送地面b —下水平水排到上部水仓,再统一排向地面 c —上水平水全部放到下水平， 统一向地面排水2—放气阀：放掉泵内的气体。

3—压力表：水泵出口处的压力值，读数是指高于大气压的压力。

压力表测量的最大压力应低于表盘上的最大压力。

4—闸阀：（截止阀）就是将其两侧的设备或管路接通或断开，泵起动时必须关闭，保证电机空载启动，泵运转时起调节流量的作用。

5—逆止阀：防止排水管中的水逆流，避免水流冲击损坏水泵叶轮和底阀。

一般安装在离水泵很近的闸阀上方。

若突然停电，排水管中的水下垂，压力大，易损坏泵零件。

6—底阀和滤水罩：底阀是当水泵启动前向吸水管中灌水时，防止吸水管中的水流出，保证水泵的正常启动，水泵停止工作时保证其中的存水不会漏掉（逆止阀）。

底阀插入水面以下深度不得小于0.5m，距吸水井底不得少于0.5m。

7—吸水管：是水泵的吸水通道。

8—真空表：水泵进入口的真空压力，读数是指低于大气压力的压力，是负压值。

9—放水阀（旁通管闸门）：为泵注水用。

10—排水管：是水泵的排水通道。

11—水池：排水池。

12—吸水井：积水井。

2.充水装置1)底阀：故障多，处理麻烦，阻力大，耗电多。

易被水中的杂质、污泥堵住，处理时必须把它提出水面，挡帘盖不严，易漏压力水，无法开机，现多采用无底阀排水方式。

2)储水箱：在吸水管侧加装储水箱。

（在实际工作中不在储水箱放气阀放气，而是在泵上的放气阀放气，储水箱的气在底水笼头处排出）3)真空泵：利用真空泵把泵内空气抽出，达到充水的目的（六家矿主泵房）。

水泵启动前，开动真空泵抽出水泵内的空气，由于泵体上、下口均已经被水密封，因此水泵内的空气越来越稀薄，即气压越来越低，形成负压，吸水池中的水在大气压的压力作用下，随着负压的升高逐渐进入到吸水管和泵体内，直到充满泵体，这时关闭真空泵，开动水泵就可以排水了。

4)射流器：水泵的射流启动是利用喷射泵来实现的。

喷射泵构造图1—吸水室；2—喷嘴；3—混合营；4—螺母当从排水管引来的高压水由喷嘴高速喷射出时，高速的喷射水流连续不断地带走了吸水室中的空气，使得与吸入室相连接的泵体内部形成一定的真空度，产生负压，在大气压的压力下使泵体内部逐渐地充满了水，这时便可以启动电机带动水泵进行排水如图所示。

首先打开阀门11和阀门10，这时来自排水管路中的高压水通过喷射泵5，将泵体内的空气带走，高压水和空气通过连接管路流入到水池中，这样经过很短的时间，水泵体中就形成了真空，在大气压的压力作用下，水池(或水仓)中的水被压入泵体，当连接管路中排出的全部是水时，即可关闭阀门10和阀门11，启动水泵进行排水。

喷射泵排水系统示意图1—水泵；2—闸阀；3—逆止阀；4—排水管；5—喷射泵；6—真空表；7—电动机；8—水龙头；9—放水管；10—高压阀；11—低压阀3.三台泵排水系统（以储水箱充水为例）第二部分矿井排水设备一、矿用水泵的分类及构造二、排水管路及元件三、离心式水泵的构造四、离心式水泵轴向力的产生及其平衡五、离心式水泵的工作原理及性能一、矿用水泵的分类及构造(一)矿用水泵的分类矿用水泵可以用来输送清水、污水、水煤浆和泥浆等，其扬程一般都在l000m以下，也有一些扬程在1000m以上的。

矿用水泵的类型较多，分类方式也多，一般有如下几种分类方式。

1.按水泵叶轮数目分类按水泵叶轮的数目分类，有单级泵和多级泵。

(1)单级泵。

它只有—个叶轮，扬程较低，—般在8～lOOm之间。

(2)多级泵。

它由多个叶轮组成，泵的总扬程为所有叶轮产生的扬程之和，扬程较高，一般在70～l000m，高扬程泵的扬程最高可达到l800m 或更高。

2.按水泵传动轴的安装位置分类按水泵传动轴的安装位置方式分类，可分为：卧式水泵和立式水泵。

卧式水泵的传动轴均为水平安装。

立式水泵的传动轴为垂直安装，立式水泵又分为吊泵、深井泵和潜水泵。

吊泵1—闸阀；2—压力表；3—弯头；4—上部梯子；5—下部梯子；6—直嘴旋塞；7—支持弯头；8—活动操作台；9—输水管；10—电动机；1l—泵工作部分；12—吸水软管；l3—底阀；l4—逆止阀；15—吊架；l6—吊挂绳轮深井泵1—泵轴；2—锥形套；3—叶轮；4—泵壳；5—轴承衬套；6—输水管；7—联轴器；8—传动轴；9—轴承衬套；10—轴承体；11—电机轴；l2—泵座；13—电动机；14—调整螺母吊泵多为多级式立式离心式水泵，常用于立井(竖井)井筒掘进时的排水。

潜水泵有可靠的密封结构，可以防止水进入电动机。

把泵和电动机装配在一起，做成可移动式的潜水泵，可以潜入水中进行排水。

恢复淹没的矿井时就可以用潜水泵。

3.按叶轮的进水方式分类按叶轮的进水方式分类，可分为：单侧进水式水泵和双侧进水式水泵。

(1)单侧进水式水泵，简称单吸泵，如图a所示。

单吸泵的叶轮上只有一侧进水口，因此叶轮两侧产生压力差，进而产生轴向力，需要采取平衡装置进行调节。

由于它的过流部分结构简单，因此可用于泥浆泵、砂泵、立式轴流泵和小型标准泵。

(2)双侧进水式水泵，简称双吸泵。

双吸泵的叶轮两侧都有进水l：1，不产生轴向力，不需要平衡装置，且流量比单吸泵大一倍。

一般大口径泵、卧式泵采用双吸，如图b所示。

a单吸式水泵叶轮b双吸式水泵示意图4.按排水的介质分类按排水的介质情况分类，可分为：清水泵、渣浆泵(有的叫砂泵)和泥浆泵。

(二)矿用水泵的构造矿用水泵种类繁多。

结构各异，但不论何种泵，都由泵体、泵轴、叶轮、轴承、泵盖及密封装置等几大部分组成。

二、排水管路及元件(一)排水管路排水管路就是由许多节钢管或铸铁管材采用各种连接方式连接起来的水流通道。

可以将积水从积水池(水仓)输送到指定位置。

由于排水管路要承受较高的压力，一般在1～9MPa之间，因此，常选用钢管作为主排水管路。

钢管的种类较多，有无缝钢管、有缝钢管。

而无缝钢管又分为：冷轧(冷拔)和热轧无缝钢管，其材质一般为10～45号碳素结构钢。

每根钢管的长度，出厂时在4～12m范围之间，特殊要求时也可以超过水）、单级泵主要以B型泵为主（辅助排水）。

离心式水泵构造简单，机体轻巧，操作简便，易于调节和维护保养，它直接和电机联接传动（n=1480r/min、2950r/min），具有很高的效率。

在矿井排水中得到了广泛的应用。

离心式水泵型号的含义： 4B91表示：吸水口直径4英寸、单级离心泵、扬程91m。

MD450—60×6表示：煤矿用、多级离心泵、额定流量为450m3/h、单级扬程60m、水泵的级数是6级。

离心式水泵的品种繁多，构造各异，典型的有：（一）单级悬臂式离心水泵单级悬臂式离心水泵结构简单，使用维护方便。

此种水泵的流量从4.5m3/h到360m3/h，扬程从8m到98m，吸水口径从40mm到200mm。

因此在煤矿中得到了广泛的应用。

如掘进工作面的排水，空气压缩机冷却水的供水以及其他辅助用水等方面，大都使用此种泵。

单级悬臂式离心式水泵的型号有：B型、BA型、BAZ(BZ)型和BE型等。

下面举例介绍单级悬壁式离心式水泵的结构。

1.BA型离心式水泵BA型离心泵1—泵体；2—泵盖；3—叶轮；4—轴5—托架；6—水封环；7—叶轮螺母；8—外舌止推垫圈，9—盘根； l0—盘根压盖；ll—挡水圈；l2—轴承端盖；l3—油标尺；14—单列向心球轴承；15—对轮BA型离心式水泵的结构如图所示。

该型水泵的出水口方向是垂直向的叶轮为闭式叶轮，分为大口径、高扬程的双口环和小口径、低扬程的单口环两种。

双口环的叶轮后盖上钻有若干个孔，来平衡轴向推力。

单口环的叶轮依靠轴承来承受轴向力，叶轮3在制造时必须经过静平衡试验。

叶轮3的作用是把电动机的机械能传递给水，使之转变为压力能和动能。

叶轮3的形状和大小直接影响水泵的流量和扬程。

轴4由优质碳素钢制成，其一端固定叶轮3，另一端装有联轴器(对轮)15，在轴颈易磨损处装有可更换的轴套，用来保护轴，轴4支撑在安装于托架5内的两个单列向心球轴承14上。

托架5为铸铁制成，内有轴承室及油室，采用润滑油(稀油)润滑的油室，上面装有检查油室油位的油标尺l3。

挡水圈11为橡胶制成，用来防止水渗入托架5的轴承室内部。

对轮l5也称联轴节，可分为弹性对轮、柱销对轮和爪型对轮等多种。

对轮l5的作用是把水泵轴和电动机轴连接起来。

水泵和电动机同安装在一个底座上，安装时，必须注意水泵轴与电动机轴在同一条中心线上，以保证水泵的正常运转。

B型泵是BA型泵的改进产品，结构轻巧，旋转方向和BA型泵相反，特性与BA型泵基本相同。

B型泵取消了托架上的油室，采用润滑脂(甘油、黄甘油、黄油)润滑轴承。

B型泵的结构如图所示。

B型泵的结构1—泵体；2—叶轮；3—密封环；4—轴套；5—后盖；6—轴；7—托架；8—联轴器；9—叶轮螺母；l0—键2.BZ 型离心式水泵BZ 型水泵为直联式、单级、单吸、悬臂式离心水泵，供抽送清水和类似于水的液体。

液体的最高温度不得超800C ；流量在10～200m 3/h ；扬程在8～48m ；吸水口径在50—150mm 。

BZ 型水泵的结构是在B 型泵的基础上进行了改造。

BZ 型泵直接装在J02(D 2/T 2)型立、卧两用的标准电动机轴上，省掉了 B 型泵原来的泵轴、轴承、托架、联轴器和底座等部件，其重量比B 型泵减轻50%～70%，具有小巧体轻、可靠、使用方便的特点。

其性能与B 型泵完全相同。

BZ 型水泵的泵盖与泵体1铸在一起，叶轮2直接装在不需改变直径和长度的J02(D 2/T 2)型立、卧两用标准电动机6的轴上；用叶轮紧固螺钉将其固定，把紧固螺钉拧紧在电动机轴端新增加的螺孔内。

叶轮2从泵后装入泵体1中，泵体l 与电机6的法兰之间用直联架5连接。

泵采用油侵石棉绳轴封，并用挡水圈和锌垫防止水漏进电动机6。

泵的出水口一般朝上，也可以旋转900朝侧面和旋转1800朝下，只要将泵体相应的凸台处钻孔起牙，调转泵体及填料压盖方向即可。

须注意，使用该型泵时，紧固电动机6即固定水泵时，泵体1的下方要有支撑，而且吸水管路的质量不能附加在泵体上。

（二）多级单吸式离心泵多级单吸式离心泵的突出特点是扬程较高，在煤矿主排水系统中得BZ 型泵的结构 1—泵体；2—叶轮；3—密封环； 4—轴套；5—直联架；6—电动机到广泛的应用。

流量一般为25～450m3/h，扬程可由几十米到1000m以上，排水口径为50～250mm。